DE2125728A1 - Verfahren zur Herstellung eines isolierten Proteinproduktes - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 2 Ί 25728 DipWng. WERNER COHAUSZ · Dipl.-Ing. WILHELM FLORACK · Dipl-Ing. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Sdiumannstraße 97

Ralston Purina Company 21. Mai 1971

Checkerboard Square

Saint Louis, Missouri 63199
USA

Verfahren zur Herstellung eines isolierten Proteinproduktes

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten Proteinproduktes, das einen neutralen Geschmack hat.

Insbesondere betrifft die Erfindung Nahrungsmittel, speziell die Herstellung von pflanzlichen Proteinnahrungsmitteln heller Farbe, kontrollierter hoher Dispergierbarkeit und hoher Funktionalität und ein Verfahren zur Herstellung eines vollkommen geschmacksneutralen pflanzlichen Proteinproduktes und eines geschmacksnuetralen Sojaproteinnahrungsmittels hoher Dispergierbarkeit und Funktionalität.

Die Erfindung ist das Ergebnis von Arbeiten insbesondere mit Sojabohnen, und zwar wegen der besonderen Probleme, auf die man bei diesem Material trifft. Sie wird also hauptsächlich unter Bezugnahme auf Sojamaterial erläutert, und sie findet besondere Anwendung für solches Material, obgleich sie auch für andere pflanzlichen Proteinsubstanzen im allgemeinen Sinne der Erfindung anwendbar ist.

Die Herstellung von pflanzlichen Proteinprodukten mittels einer Anzahl von Verfahren ist bekannt, unter anderem die von Sojaproteinprodukten, gewöhnlich aus isoliertem Sojaprotein aus ölextrahierten Sojabohnensubstanzen. Wenn solche Produkte aus Sojamaterial für den menschlichen oder tierischen Konsum hergestellt werden, werden sie

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normalerweise als "eßbares" Sojaprotein bezeichnet. Das Produkt hat einen hohen Proteingehalt und einen erheblichen Nährwert.

Es ist jedoch bekannt, daß Sojaprodukte einen definitiven unerwünschten Geruch und Geschmack beibehalten, die charakteristisch für Sojabohnen sind. Die Geschmackscharakteristik wird allgemein als bitter oder bohnig bezeichnet. Es ist nicht bekannt, genau was die Ursache dieses Geschmacks ist, eer dürfte aber die Folge von Gpurenmaterial sein, das durch das oder in dem Molekularproteingefüge festgehalten wird. Diese Proteine verschiedener Arten haben komplexe Molekulargefüge gefalteter, verdrallter oder wendeiförmiger Gestalt, und sie werden mitunter als Proteinbündel bezeichnet. Die Falten der Bündel werden durch eine Querverkettung zwischen den Falten der Proteinmoleküle eng zusammengehalten, was das Spurenmaterial festhält und das Proteinmolekül vor einem chemischen Angriff schützt. In den vergangenen Jahrzehnten sind vielfache große Anstrengungen gemacht worden, um dieses extrem störende Geschmacks- und Geruchsproblem zu beseitigen, weil es eine wesentliche Sperre gegexi eine verbreitete Annahme des Produktes als Nahrungsmittel bildet, und um die Funktionalität des Proteins zu verbessern.

Verschiedene bereits bekannt gewordene Verfahren verbessern tatsächlich das Produkt dadurch, daß diese unerwünschten Charakteristiken etwas gemildert werden. Diese Verfahren schließen ein das Zusetzen besonderer Reaktionsmittel wie Essigsäure, Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Schwefeligesäure, verdünntes Ammoniak, Kohlendioxyd, Äthylen, mit Kohlendioxyd verdünnter Dampf und Stickstoff und andere. Dabei wird Öl aus Sojebohnenmassenflocken mit Äthanol extrahiert, es erfolgt eine Behandlung mit bestimmten Enyzmen, und man behandelt das Material lange Zeit diskontinuierlich im Autoklaven oder durch Sieden im offenen Kessel mit oder ohne Umrühren. Solche Behandlungen sind der Ausfluß empirischer Methoden, weil man tatsächlich sehr wenig über den Gefügeaufbau und insbesondere über das Verhalten solchen Materials weiß, wenn es verschiedenen Behandlungen unterzogen wird.

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Selbst wenn diese relativ komplexen und teuren Verfahren angewendet werden, bleiben ein Teil der bitteren oder bohnigen Geschmacks- und Geruchscharakteristiken zurück, auch wenn von den Entwicklern des betreffenden Verfahrens gesagt wird, daß dessen Produkte "geschmacksneutral¹¹ sind. Dieses Beibehalten eines feils des unerwünschten Geschmacks hat im Endeffekt verhindert, daß die derzeit hergesieLlten Produkte für die Käufer akzeptabel sind, außer wenn der Geschmack durch andere Geschmacksstoffe stark überdeckt werden kann. Bekannte Sojaisolatprodukte jedenfalls können nicht anstelle vollständig geschmacksneutraler Produkte wie beispielsweise Mich verwendet werden, ohni daß das sofort festgestellt wird· Biese Beschränkung ist sehr signifikant und sehr real.

Ferner reduziert eine starke Hitzebehandlung dieser pflanzlichen Proteine normalerweise drastisch deren funktionale Eigenschaften. Obgleich insbesondere die Dispergierbarkeit in einer wässrigen Flüssigkeit (die Fähigkeit zur teilweisen Bildung einer kolloidalen Suspension und zur teilweisen Auflösung in einer wässrigen Flüssigkeit) nicht hitzebehandelter pflanzlicher Proteine normalerweise relativ hoch ist, z. B. etwa 87$ beträgt, mehr oder weniger, sinkt nach einer Hitzebehandlung die Dispergierbarkeit eines solchen Materials häufig auf einen geringen Wert von etwa 20$ oder dergleichen. Das Material geht also keine gute Suspension ein und löBt sich nicht gut in Wasser auf, um beispielsweise ein milchartiges Produkt zu bilden. Um funktional zu sein, muß das Produkt eine hohe Dispergierbarkeit von mindestens mehr als 50$ und gewöhnlich mehr als 75$ haben. Je höher jedoch die Dispergierbarkeit, desto ausgeprägter der unerwünschte Geschmack, da der Geschmack nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, wenn die Dispergierbarkeit gering ist. Deshalb steht der mögliche Verarbeiter vor dem Dilemma, versuchen zu müssen, die Funktionalität zu verbessern, indem die hohe Dispergierbarkeit beibehalten wird, während die bitteren Gesohmaoks- und Geruchscharakteristiken zu mildern sind, die stärker zu merken sind, wenn die Dispergierbarkeit zunimmt.

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Es ist auch schon versucht worden, Sojaproteinmaterial bei niedrigen Temperaturen und pH-Werten zu extrahieren, um damit die Probleme wie das Gelieren zu vermeiden, die eine intensive Behandlung des Sojaproteins mit sich bringt. Die Ergebnisse der bekannten "milden" Extraktionen sind schlecht, !ficht nur werden durch diese Art der Behandlung die bitteren oder bohnigen Geschmcksstoffe nicht aus dem Protein entfernt, sondern sie kann auch zu einem dunkelen Protein geringer Funktionalität führen und eine Reihe von Verarbeitungsproblemen im !Trennen und Verwendung des entstehenden Proteins mit sich bringen. Protein, das mäßigen Extraktionsbedingungen unterzogen worden ist, behält immer noch einen Großteil seines bitteren oder bohnigen Geschmacks, der dessen Annahme durch den Kaufer verhindert. Es hat außerdem eine geringe Dispergierbarkeit. Während der Verarbeitung und Trennung neigt das Protein, dae mäßigen Behandlungsb'edingungen ausgesetzt worden ist, zum Zusammenpacken in den Trennzentrifugen und zur Bildung harter, wachsartiger Klumpen oder Kugeln. Sie harten Klumpen oder Kugeln lösen sich nicht ohne weiteres auf bzw. dispergieren nicht ohne weiteres, wenn das Proteinmaterial anschließend in einem Nahrungsmittel wie Pudding oder Milch verwendet wird, und es entsteht ein schlechtes, grobes, heterogenes Fasergefüge. Wenn das Protein in einem Nahrungsmittel wie beispielsweise Milch oder einem Getränkeprodukt verwendet wird, lösen sich die Klumpen nicht auf, und sie setzen sich am Boden des Behälters ab.

™ Die Erfindung sieht die Schaffung eines Verfahrens zur Behandlung von pflanzlichem Proteinmaterial und insbesondere Sojabohnenprotein-' material zur Herstellung eines vollkommen geschmacksneutralen, hellfarbigen, sehr vorteilhaften und funktionalen eßbaren Proteinisolatproduktes vor, das frei von den sogenannten bitteren bzw. bohnigen Geschmacks- und Geruchscharakteristiken ist, und zwar in einem solchen Maße, daß das Produkt sogar frei als Ersatz für vollkommen geschmacksneutrale Produkte wie Milch dienen kann, wobei das Produkt . das hohe Maß an Dispergierbarkeit hat, das benötigt wird, um funktional zu sein. Weiter sieht die Erfindung die Herstellung eines solchen Produktes vor, daß als Folge einer kontrollierten hohen Dispergierbar-

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keit eine hohe Funktionalität erreicht wird, wobei die Dispergierbarkeit die Herstellung wässriger Suspensionen ausgezeichneter Qualität ermöglicht. Ein entstehendes Milchprodukt ist also hell, homogen und glatt, nicht dicht, kalkig, klumpig oder körnig, und es schmeckt angenehm. Dennoch wird für das erfindungsgemäße Verfahren weder mit irgendwelchen besonderen Zusätzen noch mit einer teuren und langdauernden Behandlung gearbeitet, und es kann durchgeführt werden, ohne daß notwendigerweise ein Gelprodukt entsteht. Bas entstehende Produkt erfordert keine Geschmacksüberdeckung, vielmehr kann es direkt als ein Nahrungsmittel verwendet werden, und es läßt sich auch einwandfrei mit Produkten mischen, die andere Geschmacksstoffe enthalten, ohne daß das Wesen der anderen Geschmcksstoffe geändert wird.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem automatisierten kontinuierlichen Fluß mit einem Minimum an Bedienungspersonal und mit einer hohen Produktionsleistung durchgeführt werden.

Das Grundprodukt, das man erhält, hat ausgezeichnete GeschmacksCharakteristiken, eine ausgezeichnete Farbe und ausgezeichnete Funktionalität. Das Produkt ist dispergierbar, trotzdem wird es in einem Verfahren behandelt, bei dem mit Hitze und pH-Werten im alkalischen Bereich gearbeitet wird. Das Produkt hat in einzigartiger Weise eine optimale Kombination von Eigenschaften, die bisher nicht erreicht werden konnten, nämlich eine hohe Dispergierbarkeit mit damit einhergehender hoher Funktionalität und den ausgezeichneten Geschmack, der frei von dem charakteristischen Sojageschmack ist. Das Produkt ist glatt, locker und homogen in der Faserung und weiß in seiner Farbe. Das Produkt hat typeißcherweise ein spezifisches Volumen von über etwa 5 ml P^o Gramm und einen maximalen Feststoffgehalt pro Gewicht im konzentrierten Quark von 12 bis 20$, obgleich das Produkt auch auf etwa 6$ί Feuchtigkeit für eine Reihe anderer Zwecke sprühgetrocknet werden kann. Die einzigartigen Eigaecnaften des isolierten Materials dürften die Folge der'Behandlung sein, die der Quarkmasse während der Extraktion und Isolation zuteil wird, bei denen die querverkettenden Disulfidbindun-

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gen gebrochen werden, die normalerweise im Ausgangsprotein vorhanden sind. Das erfindungsgemäße Material hat typischerweise eine weiße Farbe mit einer Helligkeit von über 60, vorzugsweise über 65, und es hat ein Yerdichtungsverhältnis von über 0,10 und vorzugsweise von zwischen 0,15 "und 0,30. Es kann in verschiedenen Formen als ein nahrungsmittel mit einem hohen Proteingehalt verwendet werden. Es kann außerdem wahlweise einer Vielzahl anderer Nahrungsmittel zugesetzt werden, um besondere Ergebnisse zu erzielen, wobei ein kontrollierter Proteingehalt zugesetzt wird, ohne daß ein zu beanstandender Geschmack entsteht.

Die Helligkeit des Produktes wird mit einem Photovolt-Reflektionsrneter Modell 610 gemessen, indem der Feststoffgehalt auf 10,0 Gew.-Jo eingestellt und eine Probe in eine Petrischale gegeben wird. Die Schale wird mit der Probe gefüllt. Die Petrischale wird abgedeckt, und der Weiß-Prozentsatz wird als der Prozentsatz gegenüber einem Hagnesiumoxydnormal gemessen, wie das in dem Rundschreiben 660 der Firma Photvolt Corporation "Photovolt Reflection Meter Model 610" beschrieben worden ist, das aus Juni 1964 stammt*

Das Proteinisolat- bzw. Quarkprodukt hat ein sehr hohes spezifisches Volumen als Folge von Wasser, das in den Proteinmolekülen oder an die Proteinmoleküle gebunden ist. Das spezifische Volumen wird dadurch bestimmt, daß das Produkt auf einen Fest st off gehalt von 2 Gew.-'; j eingestellt und eine 50 ml große Probe des Produktes 10 Ilinuten lang bei 57O G geschleudert wird. Das Volumen des wiedergewonnenen geschleuderten Quarks geteilt durch das Gewicht der gesamten vorhandenen Peststoffe in dem geschleuderten Quark ist gleich dem spezifischen Volumen des Tijuarks.

Das Verdichtungsverhältnis des Proteinisolatproduktes wird dadurch bestimmt, daß eine 50 ml große Probe des Produktes geschleudert wird, die auf einen Feststoffgehalt von 2 Gew.-^ eingestellt worden ist, und zwar 10 Minuten lang bei 570 G. Das Verhältnis des Volumens ge-

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schleuderter Feststoffe zum Yolumen obenschwimmender Flüssigkeit ist des Verdichtungsverhältnis. Die Menge an im Material zurückgehaltener Feuchtigkeit wird dadurch bestimit, daß der Feuchtigkeitsgehalt der geschleuderten Feststoffe gemessen wird. Die zurückgehaltene Feuchtigkeit ist der Anteil von Gramm Wasser pro Gramm Feststoffe.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der Erfindung.

Bekanntlich sind die interdependenten ehemischen und physikalischen Charakteristiken natürlicher Nahrungsmittel so extrem komplex, daß man in Wirklichkeit sehr wenig darüber weiß oder versteht. Untersuchungen über das Verhalten und das Wesen dieser Charakteristiken und die darin unter unterschiedlichen Bedingungen und Behandlungen her-■vorgerfuenen Änderungen sind fast ganz auf empirische Methoden angewiesen. Ferner ist die Annahme eines solchen Materials durch den Mensch oder das Tier und das Maß der Nutzbarkeit desselben durch das menschliche oder tierische System hauptsächlich experimentell feststellbar. Das gilt insbesondere für natürlich vorkommende pflanzliche Proteinsubstanzen wie Sojabohnen, Erdnüsse, Leinsamen, Baumwollsamen, Sesamsamen und Sonnenblumenkerne, die wichtigsten. Mit diesen Produkten sind ausgedehnte Untersuchungen im Bemühen durchgeführt worden, nutzbare nahrungsmittel zu entwickeln. Als Ergebnis werden derzeit einige dieser Produkte in einem relativ beschränkten Maße verarbeitet, um Nahrungsmittel herzustellen, die übergeordnet eßbare.pflanzliche Proteine genannt werden·

Auch wenn derartiges pflanzliches Proteinraaterial in einer Art und Weise verarbeitet werden kann, um es als Nahrungsmittel nutzbar zu machen, besteht dennoch eine sehr signifikante Beschränkung hinsichtlich der tatsächlichen Akzeptierung wegen seines unerwünschten Geruchs und Geschmacks, der unerwünschten Funktionalität und dem unerwünschten Aussehen. Das ist ein besonders akutes Problem bei eßbaren proteinprodukten, die aus Sojabohnen hergestellt sind, nämlich wegen des

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bitteren, bohnigen Geschmacks und Geruchs und des gelblichen Aussehens von eßbarem Sojaprotein. Wie bereits erwähnt, sind eine große Anzahl von Behandlungsarten bekannt, um solche unerwünschten Charakteristiken zu mildern, unter anderem das Zusetzen vieler Reaktionsmittel, das Arbeiten mit einer Vielzahl von Kochverfahren und das Zu-* setzen von geschmaeksüberdeckenden Reaktionsmitteln. Weil einige dieser Torschläge zu einem einigermaßen schmackhaften Nahrungsmittel führen, werden derzeit eßbare Proteine für eine begrenzte Anzahl von Anwendungsfällen hergestellt und verkauft, bei denen der Rest&eschmack und der Restgeruch nicht bemerkt werden oder überdeckt werden können.

fc ' Dagegen sind bekanntlich Anstrengungen zum direkten Ersatz von eßbarem Protein wie Sojaprotein für vollkommen geschmacksneutrale Produkte wie Molkereiprodukte, insbesondere Milch, nicht erfolgreich gewesen, weil man sofort die schlechte Farbe, den schlechten Geschmack und den schlechten Geruch feststellt. Der charakteristische bittere Geschmack wird ohne weiteres aus dem gelblichen Produkt festgestellt, sei es in trockener oder flüssiger Form. Wenn das Produkt erhitzt wird, hat es außerdem den charakteristik hen Geruch. Eßbare pflanzliche Proteine, insbesondere solche von Sojabohnen, sind also definitiv in ihrer "Verwendungsfähigkeit für Nahrungsmittel beschränkt, wie sie zur Zeit hergestellt werden.

Erfindungsgemäß ist ein sehr praktisches und preiswertes Verfahren W zum Gewinnen eines weißen, geschmacksnuetralen, homogenen Proteinisolats vorgesehen, das eine hohe Dispergierbarkeit und Funktionalität • beibehält. Das Verfahren verbessert das Aussehen wesentlich, so daß das Produkt von einer gelblichen in eine bessere weißliche Farbe übergeht, die der Farbe von Magermilch sehr ähnlich ist· Das Produkt gemäß der Erfindung besteht sogar den sehr kritischen Test, als ein Ersatz für Magermilch zu dienen, ohne daß das festgestellt wird. Das getrocknete Produkt hat eine ausgezeichnete Redispergierbarkeit in Wasser. Der Geschmack ist vollkommen neutral, so daß das Produkt direkt als Nahrungsmittel oder in einer Vielzahl von Nahrungsmitteln anstelle

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von Molkerei-Ausgangsprodukten eingesetzt werden kann. Das erfindungsgemäße Produkt hat einen ausgezeichneten nährwert und eine gute Cchmackhaftigkeit. Es kann ferner in Nahrungsmittel vielerlei Form und Gestalt mit einem kontrollierten Maß an Gelierung in Flüssigkeit oder fester Form mit gewünschten Geschmackszusätzen umgewandelt werden. Das Produkt ist "besonders gut nutzbar in der Herstellung mit gefüge versehener Nahrungsmitteläguivalente natürlicher Proteinnahrungsmittel wie Fleisch, Fisch, Käse, Milch und Gemüse oder in der Herstellung von Eiercreme, Pudding und Gebäck mit einem hohen Proteingehalt.

Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt keine besonderen chemischen Zusätze und keine langen Behandlungszeiten. Es zerstört den Charakter des Sojaporteins nicht. Es arbeitet mit leicht erhöhten Temperaturen und mit einer pH-Behandlung für eine kurze Extraktion und Isolation des Proteins. Die Behandlung führt zu einem Aufbrechen eines Teils der Disulfidbindungen, die in dem Ausgangsprotein vorhanden sind, und es entsteht ein geschmaoksneutrales, weißes, hochgradig funktionales Protein.

Die Erfindung wird als ein entscheidender Durchbruch im Bereich der eßbaren pflanzlichen Proteine angesehen, insbesondere für Sojaproteinmaterial, so daß solches Material nun im großen Umfange von der Nahrungsmittelindustrie bzw. Lebensmittelindustrie übernommen werden kann, um ein vollkommen schmackhaftes und ohne weiteres akzeptierbares Nahrungsmittel aus Material zu schaffen, das bisher nur im begrenzten Umfang verwendet werden konnte. Auegedehnte Untersuchungen im Zusammenhang mit Nahrungsmitteln haben seine vollständige Akzeptierbarkeit nachgewiesen, selbst in Produkten geschmacksneutraler Art, in Produkten, die erhitzt werden müssen, und in vielen anderen mehr.

Die erfindungsgemäßen Behandlungsschritte werden vorzugsweise nach bestimmten Vorbereitungen für Sojabohnenmaterial verwendet. Weil die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte vorzugsweise in Kombination mit bestimmten Vorbereitungsschritten angewendet werden und weil das ge-

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samte Verfahren im einzelnen beschrieben werden soll, wird die Erfindung im nachfolgenden durch eine Beschreibung der Arbeitsweise von Anfang an erläutert.

Diese Arbeitsweise wird unter Bezugnahme auf Sojabohnen und eßbare Sojaproteinprodukte beschreiben, weil das der Hauptaufgabenbereich ist, für den das Verfahren vorgesehen ist, Tand weil das Verfahren besonders gut für die Herstellung eines guten Proteins aus Sojabohnenmaterial geeignet ist.

k Eine Kurzfassung des Gesamtverfahrens ist, daß die das Ausgangsmaterial bildenden Sojabohnen gemahlen oder zerquetscht werden, daß das Öl extrahiert wird, um Sojabohnenmasse bzw. Sojabohnenflocken zu bilden, daß das Protein und der Zucker aus den !"locken in eine Lösung herausgelöst werden, daß die Lösung geklärt wird, derart, daß in Suspension befindliche Fasern und andere Feststoffe entfernt werden, daß der geklärten Flüssigkeit ein kontrollierter pH-Bereich zugeteilt wird, was im nachfolgenden noch im einzelnen beschrieben wird und einer kürzten kontrollierten Wärmebehandlung unterzogen wird, daß das Protein aus der Lösung herausgefällt wird -und daß das Protein gewaschen und auf den gewünschten Bereich an Feststoffgehalt konzentriert wird.

Im einzelnen können die Sojabohnen in zweckmäßiger ¥eise zerquetscht W oder gemahlen werden und durch eine bekannte Ölextraktionseinrichtung gehen. Das Öl vird jedoch vorzugsweise durch Lösungsmittelextraktion entfernt, indem Lösungsmittel verwendet werden, mit denen man normalerweise für diesen Zweck arbeitet. Lösungsmittel-extrahierte Flocken, die eine hohe Dispergierbarkeit haben, sind vorzuziehen. Es ist festgestellt worden, daß dann, wenn man mit einem Ausgangsmaterial hoher Dispergierbarkeit im Extraktionsverfahren arbeitet, ein geschmacksneutraleres, weißeres und funktionaleres Produkt hergestellt wird. Die Dispergierbarkeit des Ausgangsmaterials liegt vorzugsweise über 70/^·

Die entstehenden Feststoffe, die allgemein als Sojabohnenmasse be-

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zeichnet werden und normalerweise die Form von Flocken haben, enthalten viele Bestandteile, unter anderem komplexe Proteine, Zucker, Pasern und anderes. Das Protein und der Zucker werden dann vorzugsweise aus den Feststoffen herausgelöst. Das kann dadurch geschehen, daß die Flocken einem wässrigen Bad zugesetzt werden und daß ein alkalisches Material in Lebensmittelqualität zugesetzt wird, um den pH-Wert über

7 zu erhöhen. Beispiele für solche alkalischen Reaktionsmittel sind Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Oalciumhydroxyd oder andere allgemein akzeptierte alakalisehe Heaktionsmittel in Lebensmittelqualität. DaB Material wird dann ausreichend lange extrahiert, um das Protein und den Zucker in Lösung au bringen, wobei das normalerweise JO Minuten oder mehr dauert. Die entstehende Lösung wird von den Feststoffen getrennt, beispielsweise durch Durchleiten dee Materials durch ein Sieb .und/oder durch Schleudern. Torzugsweise wird die Flüssigkeit dann durch einen Absetzer geleitet, um winzige Partikel zu entfernen.

Die geklärte Proteinflüssigkeit wird dann einer kontrollierten pH-Einstellung auf einen Wert zwischen etwa θ und 11, vorzugsweise zwischen

8 und 10, unterzogen. Der pH-Wert kann dadurch eingestellt werden, daß man irgendeines der gängigen Reaktionsmittel in Lebensmittelqualität zusetzt, beispielsweise Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Oalciumhydroxyd, Phosphorsäure, Salzsäure, Natriumsulfit oder andere. Nachdem der pH-Wert des Materials auf den gewünschten Bereich eingestellt ist, wird die geklärte Schlämme kurzzeitig erhitzt, beispielsweise etwa 5 Sekunden bis JO Minuten lang. Die Erhitzungszeit ist eine Funktion der Temperatur, Mit der verfahrensgemäß gearbeitet wird. Bei hohen Temperaturen wird mit einer sehr kurzen Erhitzung gearbeitet. Bei niedrigeren Temperaturen arbeitet mit etwas längerer Erhiteung. Die angewendete Zeit liegt normalerweise im Bereich von etwa 10 Sekunden bis 30 Minuten. Bei 99 bis 121⁰C ist eine Erhitzungsdauer von 10 bis 50 Sekunden zufriedenstellend; bei etwa 71⁰C muß mit einer Erhitzungsdauer von etwa 30 Minuten gearbeitet werden. Im allgemeinen können Temperaturen im Bereich von 71 bis 155°C angewendet werden, um das erfindungsgemäße Produkt herzustellen. Bei 155°C wtirde man mit einer Erhitzungsdauer von etwa 5 Sekunden arbeiten. Der pH-Wert der geklärten

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Flüssigkeit muß ebenfalls innerhalb des angegebenen Bereiches während der Erhitzung gehalten werden, damit das gewünschte Produkt entsteht. Wenn der pH-Wert, die Zeit und/oder die Temperatur zu groß während der Erhitzung sind, kann ein Teil des Proteins hydrolysiert werden» und es entsteht ein unerwünschtes Produkt.

Das Soajaprotein wird dann aus der Flüssigkeit gefällt, indem der pH-Wert auf einen sauren Wert des isoelektrischen Punktes des Proteins gesenkt wird, gewöhnlich auf einen pH-Wert von etwa 4*5 bis 5,5» und zwar durch Zusetzen eines gängigen sauren Reaktionsmittels in Lebensmittelqualität wie Essigsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Weinsäure oder andere oder durch Zusetzen von Schwefeldioxyd. Der niederschlag wird dann konzentriert und getrennt, beispielsweise durch Schleudern, und er wird mit Wasser gewaschen, um verbleibenden Zucker zu entfernen, abgesehen von geringen Spuren, die praktisch nicht entfernt werden können.

Dem Proteinmaterial können verschiedene protein-modifizierende chemische Substanzen zugesetzt werden, um dessen funktionale Eigenschaften zu verbessern oder zu ändern. Hatriumsulfit, Trinatriumphosphat, Salz und andere Nahrungsmittelzusätze können im Verfahren verwendet werden. Hatriumsulfit hat sich als sehr effektiv in der Beeinflussung der Farbe des Proteinmaterialβ erwiesen.

Diese Schlämme kann dann weiter verarbeitet werden, wie das im nachfolgenden beschrieben wird. Wichtig ist jedoch, daß diese Schlämme aus isoliertem Sojaprotein alternativ getrocknet und anschließend wieder gewässert und in der gleichen Weise veiterverarbeitet werden kann, wie das im nachfolgenden beschrieben wird. Das Trocknen des isolierten Sojaproteins erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Dampftrooknungsverfahrens, beispielsweise alt Hilfe einer Sprühtrocknung oder einem Äquivalent dazu, und zwar wegen der größeren Beibehaltung der Redispergierbarkeit. Das getrocknete Material kann eine Zeitlang gelagert werden, oder es kann direkt zur weiteren Verarbeitung wieder in eine Schlämme zurückgewandelt werden. Es ist festgestellt worden,

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daß das getrocknete und wieder in eine Schlämme zurückgewandelte Material zu einem etwas anderen Endprodukt führt, als dem Endprodukt, das man erhält, wenn die Schlämme des isolierten Proteins direkt weiterverarbeitet wird. Die technische Erklärung dafür isb nicht ganz klar. Das Endprodukt aus dem getrockneten und wieder in eine Schlämme zurückgewandelten isolierten Sojaprotein ist für bestimmte iinwendungsfälle etwas schlechter, beispielsweise für nachgemachte Kuhmilch und dergleichen.

Torzugsweise wird das entstehende Produkt direkt in Nahrungsmitteln ohne Trocknung verwendet. Das Produkt ist eine ansehnliche, weiße, homogene, kremige Substanz, die das meiste Protein in einem teilweise aufgelösten Zustand und in einem teilweise dispergierten kolloidalen Zustand enthält, wobei keine Neigung besteht, daß ein Absetzen aus dem wässrigen Träger erfolgt. Das Produkt ist vollkommen geschmacksneutral. Die bittere Geschmackscharakteristik von Sojaprotein ist weg. In trockener Form kann ein schnelles Wiederwässern in eine Suspension lediglich durch Zusetzen von Wasser und durch "Umrühren bewirkt werden. Wegen seiner hohen Redispergierbarkeit kann das Produkt als ein Ersatz für Nebenprodukte von Molkereiprodukten verwendet werden, eelbst für Magermilch und/oder eine Vielzahl anderer Zwecke. Es hat keinen starken charakteristischen Sojageruch oder -geschmack, selbst wenn es erhitzt wird, und das trotz seiner hohen Dispergierbarkeit, die dazu führt, daß man den Geschmack so leicht feststellt.

Die Erfindungsgemäße Verarbeitungsweise verbessert nicht nur den Geschmack und den Geruch und sorgt für die erforderliche Funktionalität in drastischer Weise, sondern bewirkt auch eine ausgeprägte und vorteilhafte Änderung im Aussehen. Das heißt, vor der Verarbeitung ist die Farbe gelblich, insbesondere bei Suspension in Schlämmenform, !lach der Verarbeitung ist das Produkt eine weißliche, kremige Substanz. ITach dem Trocknen hat das weißliche Produkt das ansprechende Aussehen von getrockneter Magermilch.

Die Eigenschaften des Proteinisolats, das vom erfindungsgemäßen Ver-

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fahren hergestellt wird, dürften de "Folge einer Änderung im Gefüge des Sojaproteins sein, die während des Verfahrens vonstattengeht»■ Bas in dem Extraktionsverfahren gewonnene Sojaprotein ist hauptsächlich Sojaglycinin, ein komplexes Protein mit einem festgefalteten Gefüge und einer starken Querverkettung, die die Ketten in enger Lage aneinander hält. Die Querverkettung in den Glycininmolekülen liegt hauptsächlich in der Form von Disulfid- oder S-SVBindungen vor. Während der Wärmebehandlung der extrahierten Flüssigkeit im erfindungsgemäßen Verfahren werden ein Teil der Disulfidbindungen gespalten und zu Sulfhydrylgruppen reduziert. Das Spalten eines Teils der Disulfidbindungen hebt einen Teil der Kraft auf, mit der die Proteinketten zusammengehalten werden, so daß der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Ketten oder Falten zunimmt und ein größerer Teil der polaren Gruppen der Proteinmoleküle freiliegen. Wasser kann sich, dann zwischen einen Teil der nebeneinanderliegenden Proteinketten zwängen und eine Bindung mit den verfügbaren polaren Gruppen eingehen und/ oder Teile der Proteinmoleküle hydratisieren, die bisher nicht zur Reaktion gelangten. Das zusätzliche Wasser, das im Proteinmolekül gebunden vrird, ist ersichtlich, wenn die VoI-^ Feststoffe und die Gew.- ^c;i Feststoffe mit Protein verglichen werden, das mittels bekannter Verfahren isoliert worden ist. Das Verdichtungsverhältnis des erfindungsgemäß hergestellten Proteins ist ein weiterer Hinweis, daß zusätzliches Wasser in den Proteinmolekülen gehalten wird. Als eine Folge der größeren Zahl von Disulfidbindungen, die verfahrensgemäß getrennt werden, behält das hergestellte Proteinisolat eine größere Wassermenge bei Verdichtung bei. Das verfahrensgemäß hergestellte Proteinisolat behält zwischen 4iO und 9,0 Gramm Wasser pro Gramm Feststoffe bei.

Obgleich die Essenz der Erfindung ohne weiteres nach dem Vorstehenden klargeworden sein dürfte, werden die folgenden Beispiele gegeben, um die Erfindung weiter zu veranschaulichen und um ein volles Verständnis zu sichern:

Beispiel 1

Sojabohnen wurden gemahlen- und das Öl wurde mit Hexan extrahiert,

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um Flocken entstehen zu lassen, die allgemein als Sojabohnenmasse hoher Dispergierbarkeit bezeichnet werden und eine Bispergierbarkeit von 73Js haben. Sie Flocken wurden einem wässrigen Bad zugesetzt, und ein alkalisches Heaktionsmittel in Lebensmittelqualität, nämlich Natriumhydroxyd, wurde zugesetzt, bis ein pH-Wert von 10 erreicht war. Das Material wurde 30 Hinuten lang extrahiert und dann geschleudert, um den Extrakt zu klären. Sie geklärte Flüssigkeit hatte einen pH-Wert von 10, und sie wurde auf etwa 71 C etwa 30 Hinuten lang erhitzt und abgekühlt· Das Sojaproteinmaterial wurde aus der Flüssigkeit herausgefällt, indem Phosphorsäure zugesetzt wurde, bis der isoelektrische Punkt bei etwa 4»6 pH erreicht war. Der niederschlag wurde dann mit Wasser gespült und geschleudert, um das Proteinisolat zu konzentrieren. Sas Isolat hatte ein spezifisches Volumen von 7» einen Feststoffgehalt von 16,8 Gew.-^ und einen Proteingehalt von 96$ auf Trockenbasis. Sas Produkt wurde in einer International-Zentrifuge Modell TTV mit einem Durchmesser von 250 mm 10 Sekunden lang bei 570 G verdichtet, und es ergab sich ein Verdichtungsverhältnis von 0,19· Das im Proteinmaterial zurückbehaltene Wasser betrug 5t 5 Gramm pro Gramm Feststoffe. Das konzentrierte Isolat war weiß und geschmacksneutral und hatte eine Helligkeit von 68,2, gemessen mit dem Photovolt-Farbmesser Hodell 610.

Beispiel 2

Sie Schritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die geklärte Schlämme in ihrem pH-Wert auf 9 eingestellt und auf 99°C erhitzt wurde, und zwar 30 Sekunden lang. Sie Eigenschaften des hergestellten Isolate eind in Tabelle I angegeben.

Beispiel 5

Sie Schritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die geklärte Schlämme in ihrem pH-Wert auf 8,75 eingestellt und auf 121⁰O 10 Sekunden lang erhitzt wurde. Sas SojaproteiniBolat wurde bei einem pH-Wert von 5,4 gefällt. Sie Eigenschaften des hergestellten Isolate Bind in Tabelle I angegeben.

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Beispiel 4

Die Schritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, außer das die geklärte Schlämme in ihrem pH-Wert auf 8,75 eingestellt und auf 99°C 30 Sekunden lang erhitzt wurde. Das Spjaproteinisolat wurde bei einem pH-Wert von 5,0 gefällt. Die Eigenschaften des hergestellten Isolate sind in Tabelle I angegeben.

Beiepiel 5

Die Schritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß der pH-Wert der geklärten Schlämme auf 9,5 eingestellt wurde und daß die Schlämme 30 Sekunden lang auf 99⁰C erhitzt wurde. Die Eigenschaften des hergestellten Isolate sind in Tabelle I angegeben. Das gewonnene Isolat wurde mit WaBser bei 8$ Feststoffen wieder in eine Schlämme umgewandelt und sprühgetrocknet. Die Eigenschaften des sprühgetrockneten Produktes sind in Tabelle II angegeben.

Beispiel 6

Die Schritte gemäß Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daeß die Schlämme 5 Sekunden lang auf 155°C erhitzt wurde. Das Sojaproteinisolat wurde bei einem pH-Wert von 4,7 gefällt. Die Eigenschaften des hergestellten Isolate sind in Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Beispiel Spez. Gew.-$ Weiß- $ Protein Zurückbehaltene Verdichtgs.-YoI. Fest- heit (!Trocken- Feuchtigkeit verhältnis (ml/g) stoffe basis) g HgO/g Feetet.

1	7	16,8	68,2	96	5,5	0,19
CVl	8,8	17,1	67,0	95	7,7	0,19
3	8,7	18,0	70,0	95	6,6	0,19
4	6,4	16,9	65,0	96	5,1	0,22
VJ?	5,1	19,6	64,0	96	4,6	0,14
6	6,6	19,8	67,2	91	6,1	0,14

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Tabelle II Eigenschaften von getrocknetem, lockeren Isolat (Beispiel 5)

Verdichtungsverhältnis nach Wiederaufbereitung 0,10

Spezifisches Volumen 4»20

Zurückbehaltene Feuchtigkeit 4»6p

Weißheit 64,00

Zu den funktioneilen Charakteristiken des erfindungsgemäßen Produktes gehört die Fähigkeit, daß es gut als ein VJasser- und Fettbindemittel in der Schlämme fungiert, um für eine homogene Dispersion derselben anstatt für eine Trennung zu sorgen. Das erleichtert seine Anwendung in vielen Produkten als ein direkter Ersatz für Molkereiprodukte. Es hat ferner einen ausgezeichneten Hutzeffekt als ein Nahrungsmittel geringer Kalorienzahl und hohen Proteingehalts.

Da das Produkt in einer flüssigen Schlangenform mit einem eßbaren Flüssigkeitsträger wie Wasser verwendet werden kann, der einen Teil des Proteins auflöst und den Hest in einer fein verteilten Suspension hält, eignet es sich gut für Getränke hohen Proteingehalts in den verschiedensten Formen, für einen flüssigen Proteinezusatz für Nahrungsmittel oder für ein Eindickungsmittel. Das Produkt kann auch in Pulver oder Flockenform als ein Flockengerioht, als ein Zusatz zur Erhöhung des Proteingehalts von Nahrungemitteln wie Spaghetti und Macaroni, als ein Eindickungsmittel für Nahrungsmittel und als ein Proteinergängzungsmittel für Fleisch oder Kunstfleisch verwendet werden. Es kann der Grundbestandteil von Pudding sein, es kann als Zusatz für Backwaren wie Kuchen, Plätzchen und Brot verwendet werden. Selbst wenn es in Produkten verwendet wird, die gebaoken, gesohmort, gebraten, gekocht oder sonstwie erhitzt werden, entsteht als Folge des Vorhandenseins des Sojaprotuktes kein beanstandbarer Geruoh, um damit ein wesentliches Hindernis gegen seine Verwendung in verschiedenen Bereiohen der Lebensmittelindustrie auszuräumen. Das erfindungsgemäße Produkt kann in Pulverform in eine Paste umgewandelt werden, die einen Lebens-

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mittelbestrich hohen Proteingehalts mit ausgewählten Geschmacksrichtungen bildet.

Es kann auch in der Form eines halbgelierten oder ganz gelierten Produktes vorgesehen sein, das in Desserts, Eindickungsmitteln, Bonbons oder Kunstfriichten der verschiedensten ixt mit einem geringen Kalorien- und hohen Proteingehalt verwendet werden kann.

Zu zusätzlichen Nahrungsmitteln, die durch das Produkt selbst oder als ein Zusatz desselben hergestellt werden können, gehören Kaffee- * sahne, gesponnene Proteinfasern, Eiskrem oder Kunstspeiseeis, Bonbons, Tortenböden, Cracker, Schokolade, Butter und Ölmagarine, Appetitssäucen, Appetitsstüokchen, Saucen, beispielsweise melierte, Eäse- und Hollandaise-Sauce, Fleischstrecker beispielsweise in Würstchen, Tortenfüllungen, gefrorene Desserts, Sahneüberzüge und Harshmallows. Es zeigt sich ferner, daß das erfindungsgemäße pflanzliche Protein viele andere Anwendungsmöglichkeiten in nicht molkerei-bezogenen Nahrungsmitteln mit geringem Kaloriengehalt und in der Herst ellung von mit Gefüge versehenen Nahrungsmitteln bietet, beispielsweise von Proteinäquivalenten natürlicher Nahrungsmittel wie Fleisch, Fisch, Käse, Milch, Gemüse und Früchte. Das erfindungsgemäße Produkt kann auch Molkereiprodukten in verschiedenen Spezjdarten zugesetzt werden, was zu vollkommen neuen Nahrungsmitteln führt.

Es ist sogar festgestellt worden, daß das Material direkt zur Bildung eines preiswerten Molkereiersatzes wie Milch verarbeitet werden kann.

Beispiel 7

Ein Milchersatzgetränk wurde dadurch hergestellt, daß eine Mischung der folgenden Bestandteile erfolgtet

1500 Gramm des in Beispiel 1 hergestellten Materials 4094 cm Wasser
100 cnr 20-^iger Lösung Na,P0.

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180 Cm^ Pflanzenöl
120 Gramm Zucker
6 Gramm Salz.

Die Bestandteile wurden miteinander vermischt und dann durch eine Zentrifuge mit einer 200 mm großen !Trommel geleitet, die mit 5000 UpM bei einem Unterdruck von 756 bb umlief. Das entstehende Produkt hatte einen sehr-neutralen Geschmack und fühlte sich im Mund glatt und angenehm wie Milch an.

Pat entaneprttohe

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Proteinproduktes, das
einen neutralen Geschmack hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässrige Schlämme aus einem ölhaltigen Samenmaterial hergestellt wird,
wobei die Schlämme aufgelöstes Kohlehydrat- und Proteinmaterial enthält, der Pe-st stoff teil vom Flüssigkeitsteil der Schlämme getrennt
wird, der pH-lJert des Flüssigkeitsteils der Schlämme eingestellt wird und der Flüssigkeitsteil erhitzt wird, wobei die pH-Einstellung und
die Erhitzung zu wesentlichen Änderungen in den physikalischen Eigenschaften der Proteinmoleküle führen, ■ und das Protein aus dem Flüssigkeitsteil der Schlämme in der Form eines hellen, geschmacksneutralen, hochgradig funktionalen Olsamenisolatmaterials gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das ölhlaltige Samenmaterial entfettete Sojabohnen verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert auf den Bereich von etwa 8 bis 11 eingestellt wird.

4· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsteil auf
erhitzt wird.

keitsteil auf etwa 71 bis 155°C etwa 5 Sekunden bis 30 Minuten lang

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein durch isoelektrisches Fällen gewonnen wird.

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